Транспортное средство для работы в зданиях

/065 В 6 О НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ лее (РВ)55/075, 1986,О ДЛЯ РАОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(57) Использование; изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности для атомной промышленности. Сущность изобретения; транспортное средство для работ в зданиях имеет цепные раздвижные средства (22, 40-24, 42) для передачи необходимых движений между двигателями (10, 12), закрепленными на корпусе транспортного средства (2), и движителями (4), имеющими ограниченную подвижность по отношению к корпусу. 6 з,п. ф-лы, 7 ил.1828442 40 50 Составитель С. БелоуськоТехред М.Моргентал Корректор М, Петрова Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2365 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/510 сзади; на,фиг.3 - то же, вид сбоку (внешние капоты которого сняты для показа средств внутренней трансмиссии этого движителя); на фиг.4 - вид бокового крыла нижнего корпуса того же транспортного средства без 40 движителей, элементов двигателей или управления; на фиг,5 - вид сборочной плиты движителя, составляющей часть бокового крыла по фиг,4; на фиг.6 - движитель., вид сверху (сняты гусеница и верхние направля ющие элементы); на фиг,7 - центральный участок фиг,6 в увеличенном масштабе, причем дано сечение горизонтальной плоскостью,В соответствии с фиг,1 и 2 автономное 50 транспортное средство имеет нижний корпус 1 и верхний корпус 3, совокупность которых составляет корпус транСпортного средства 2. Нижний корпус 1 устанавливается на четырех гусеничных движителях 4, 6 55 и 7, с помощью которых оно перемещается в продольном направлении Х, В нижней части оно имее батареи электропитания, большой вес и низкое расположение которых вносит свой вклад в его устойчивость,Изобретение относится к транспортному средству для работы в зданиях,Оно находит применение, в частности, в промышленных установках, когда вмешательство необходимо, но будет опасным или невозможным для оператора-человека. Транспортное средство по настоящему изобретению может быть использовано в этомслучае. Для этого оно должно быть снабжено адекватными приборами, такими как видеокамеры, измерительная аппаратура и инструменты, с помощью которых формируют робот,Изобретение имеет целью реализациюпростого транспортного средства для подобных работ, способного безопасно преодолевать различные препятствия, сохраняя при этом ограниченные поперечные габариты, позволяющие ему работать в проходах, предусмотренных для человека, Оно позволяет также установкой специально;о инструмента на таком транспортном средстве реализовать робот, предназначенный для работ в различных зданиях, в частности. когда авария делает эти помещения недоступными для работ там человека.Предлагаемое транспортное средство имеет цепные раздвижные механизмы для передачи необходимых движений между двигателями, расположенными на корпусе транспортного средства, и движителями, имеющими ограниченную подвижность по отношению к этому корпусу,На фиг,1 показан вид сбоку на транспортное средство; на фиг,2 - то же, вид 15 20 25 30 35 Над этими батареями располагаются двигатели, которые будут описаны ниже и которые приводят в действие движители.Верхний корпус 3 является более широким, чем нижний корпус в поперечном направлении У, Он имеет сравнительно легкиеэлементы, такие как средства формирования опорных сигналов 158. средства обработки информации 160, средства коммуникации,силовые электронные элементы, а также датчики внешнего приема и инерциальную систему (не показаны). Относительноевертикальное направление транспортногосредства показано стрелкой Л,Поперечные габариты верхнего корпусаравны поперечным габаритам нижнего корпуса, снабженного движителями так, чтобырасположить достаточный объем без увеличения поперечных габаритов транспортногосредства,Преимущественные устройства, которые предназначены для этого транспортного средства (некоторые из этих устройств -механические):средства связи движителей закрепленына указанном корпусе транспортного средства для закрепления указанных движителей;каждый из этих движителей (например,дьижитель 4) имеет по мечьшей мере приемный поперечный вал 8, простираюшийсяк указанному корпусу транспортного средства для приема механической энергии огэтого корпуса в форме вращения этого валас тем, чтобы придать этому движи гелю движение вперед для обеспечения продвикения вперед транспортного средства;указанное транспортное средство имеетдвигатели 10, 12, закрепленные;,а корпусе транспортного средство для обеспечениямеханической энергией каждого движителяв форме вращения поперечного веду цеговала 14, 16, направляемого во вращении поотношению к корпусу транспоргного средства;для каждого приемного вала средствавнешней трансмиссии для привода каждогоиз указанных приемных валов ведущим валом;преимущественным устройством являются средства внешней трансмиссии дляпривода приемно о вала 8, 9 ведущим валом14, 16, которые состоят из раздви;кноготрансмиссионного устройства, имеющего всвоем сос.гавеведущее колесо 18, 20 поперечной оси,установленное на ведущем валу:первый элемент линейной трансмиссии22, 24., который простирается от ведущегоколеса по первой ветви раздвижного эле 1828442мента, перпендикулярного оси этого колеса, и который приводится этим колесом;поперечный промежуточный вал 26 (28); средства удержания 30 расстояния для удержания первого расстояния между ведущими валами 14, 16 и промежуточными валами 26, 28 и второго расстояния между промежуточным валом и приемным 8, 9, обеспечивая валам 26, 28, 8, 9 воэможность перемещения перпендикулярно сами себе;промежуточное ведущее колесо 32, 34, приводимое первым линейным трансмиссионным элементом и установленное на промежуточном валу для его привода;приемное промежуточное колесо 36, 38, установленное на промежуточном валу;второй линейный трансмиссионный 10 15 элемент 40, 42, который располагается от приемного промежуточного колеса по второй ветви раздвижного элемента перпендикулярно оси этого колеса и которыйприводится этим колесом; 20 приемное колесо 44, 46, приводимое вторым трансмиссионным линейным элементом и установленное на приемном валу 1 для его привода,В транспортном средстве ведущие и приемные колеса являются шестернями, зубцы которых проникают в звенья цепей, 30 которые составляют линейные трансмисси-. онные элементы. Последние, однако. могут/состоять также из ремней, обычных или зубчатого типа.Внешние средства трансмиссии реали зованы так просто, что позволяют обеспечить вертикальные и продольные отклонения большой амплитуды движителей, Одновременно присутствие таких средств трансмиссии не увеличит или не много увеличит поперечные габариты транспортного средства, в частности, когда речь идет о боковых движителях, расположенных с обеих сторон корпуса транспорт, - ного средства в поперечном направлении. 45Средства связи движителя имеют для каждого движителя 4 структуру переноски движителя 48, который является подвижным и направляемым по отношению к корпусу транспортного средства 2 для того, 50 чтобы обеспечить ему отклонения, которые являются трансляционными перемещениями этой структуры в по меньшей мере одном интервале отклонений, таким как 60 по направлению соответствующих отклоне ний, пеопендикулярных указанному поперечному направлению У, причем эта структура несет указанный движитель;средства позиционирования движителя 50 для придания указанной структуре переноски движителя положения, управляемогов таком интервале отклонений,Можно иметь либо интервал продольных отклонений, либо интервал вертикальных соединений, либо оба интервала,Такое устройство позволяет обеспечитьпостоянную стабилизацию транспортногосредства, когда оно продвигается по поверхности, имеющей меняющиеся уклоны,Структура переноса движителя имеетконструкцию вертикального направления, например, рельсового типа 52, несущую движитель на подвесном подшипнике49 и направляемую вертикально для обеспечения ему перемещения подвески в указанном интервале отклонения, котороеявляется вертикальным;конструкцию продольного направления54, несущую указанную структуру вертикального направления с помощью средствподвески 56 для реализации подвескитранспортного средства, причем эта продольная направляющая структура направляется продольно по отношению к корпусутранспортного средства 2 для обеспеченияему возможности занять положение, управляемое в указанном интервале отклонений60, которые являются продольными с тем,чтобы обеспечить стабилизацию транспортного средства продольным перемещениемего центра тяжести по отношению к движителю, когда это транспортное средство поднимается или опускается по уклонуповерхности, по которой оно перемещается,Движитель 4 имеет интервал опоры наповерхность 58, который простирается вуказанном продольном направлении додвух концов, на который он может опираться на поверхности для поддержания корпуса транспортного средства, причемконструкция переноса движителя 48 переносит движитель, позволяя ему выполнитьпо команде движения наклона 62, которыми являются повороты вокруг оси движителя 64;Транспортное средство имеет для каждого движителя 4- мотор продвижения вперед 10 имотор наклона 12, снабженный валом моторапродвижения вперед 14 и валом моторанаклона 16, которые называют валами двигателеи:- приемный вал продвижения вперед 8и приемный вал наклона 9, котогые распоплагаются коаксиально с осью движителя 6- и средства внешней трансмиссии продвижения вперед 22, 40 и наклона 24, 42,состоящие из двух раздвижных трансмиссий для привода приемных валов продвиже182844 8 10 15 20 25 ЗО 35 40 3ния вперед и наклона ведущими валами подачи вперед и наклона соответственно,Двигатель наклона образует устройство приведения в действие наклона движителя.Наклон движителя приводит к продольному перемещению средней точки опоры движителя на поверхность и вертикальному перемещению оси движителя по отношению к поверхности, Он имеет целью обеспечить транспортному средству преодоление препятствия,Устройство переноса движителя 48 имеет вал переноса движителя 66, располагаясь по оси движителя 64 корпуса транспортного средства 2 до двюкителя 4,Этот движитель и.,еет каркас дайкителя 68, 70, наг:равляемый при повэрсте вокруг вала переноса 66; приемн-: валы перемещения вперед 8 и наклона 9, .,.,равляемые коаксиально при поворо.е:.: этом вале переноса: опорнь,й комплекс движителя 72, 74, 76, 80 для опоры на почву в ин гервале опоры на почву 58, причем этот комплекс имеет по меньшей мере одно колесо поодвижения вперед 72, приводимое во вращение по отношению к каркасу движителя 68, 70 вокруг поперечной оси; средства внутренней трансмиссии продвижения вперед 82, 84, 86 для Обеспечения привода по меньшей мере колеса продвижения вперед по отношенлю к приемному валу продвижения вперед 8 так, чтобы сообщить движение вперед движителю;и средства внутренней трансмиссии наклона 88,.90, 92, 94, 96, 98, 100, закрепленные на каркасе движителя, приводимые во вращение приемным валом наклона и опирающиеся при повсроте на вэл переноса движителя для сообщен 1 ля движителю движения наклона.Средства удержания Отклонения для выдерживания расстояния между двумя валами имеют в своем составешатун 30, располагающийся нэ Опоре между двумя валами 28, 9, обеспечивая их вращение,средства регулировки отклонения для обеспечения эому шагуну либо служебную длину, которая обеспечивает натяжение гибкого линейного элемента трансмиссии такого, как ведущая или приемная цепь 42, или трансмиссионный ремень, обеспечивая ту же функцию, либо меньшую монтажную длину, чем служебная длина, для обеспечения монтажа или демонтажа элемента связи. Эти средства символически обозначены винтом 31 и гайкой 31 А, Другие шатуны, играющие аналогичные роли, показаны позициями ЗОА, ЗОВ и ЗОС, Аналогичные средства отклонения связаны с другими шатуна ми,Транспортное средство для кахдого бо кового движителя 4 имеет сборочную пла стину движителя 102, закрепленную возможностью съема на корпусе транспор тного средства 2, располагаясь по продоль. ному направлению Х и вертикальному направлению 2, и несущую ведущие двига. тели и валы продвижения вперед 10, 14наклона 12, 16 и средства внешней транс. миссии продвижения вперед 22, 40, и накло. на 24, 42.Эта сборочная пластина несет конст. рукцию продольного направления, такую как 54, которая несет промежуточную часть 48 А структуры переноса 48, которая сама несет рельсовую конструкцию направления 52, Этэ последняя несет подвесной подшипник прямоугольной формы 49, который установлен плавающим, т,е, с возможностью поворота на валу переноса бб,Транспортное средство имеет четыре боковых движителя; передний правый 4, передний левый, задний правый б и задний левый 7; и четыре продольных направляющих конструкции: передняя правая 54, передняя левая, задняя правая 55 и задняя левая для четырех движителей соответственно, В этом случае другое преимущественное устройство состоит в том, что средства позиционирования движителя имеют средства координирования положений 50, 104 для координирования положений, которые Они предписывэгот двум двлжителям с помощью двух конструкций горизонтального направления 54. 55 Средства ПОзициОниоовэния двиките ля имеют (для каждой 1 з двух пар, поавой,:. левой, которые они имеют соогветственнс одна - передний правый 4 и зэд ий правый б движители, другая - левый передний и левый задний 7 движители);продольную балку связи 108, связывающую друг с другом обе направляющие горизонтальные конструкции 54, 55, которые соответствуют двум движителям этой парывинт продольного позиционирования 104, связывающий также эти две направляющие конструкции;поворотную гайку г 1 ривода 106, взаимодействующую с этим винтом и заблокированную в продольном направлении по отношению к корпусу транспортного средства 2;и двигатель 50 для вращения указанной гайки привода.Этот двигатель составляет устройстзо приведения в действие позиционирования5 10 15 20 25 движителей, общих для двух упомянутых пар. Он приводит с помощью цепи 110 поперечный вал 112, который на каждом из двух концов приводит одну из двух гаек и ривода, таких как 106, с помощью шестеренчатого устройства, называемого "угол возврата", такого как 114,Указанные средства внутренней трансмиссии наклона имеют в своем составе по меньшей мерепервое вяжущее колесо 88, установленное на приемное валу наклона вне вала переноса 66;первый элемент линейной трансмиссии 90,приводимый этим колесом;промежуточный вал внутренней трансмиссии наклона 92, который является поперечным и направляется во вращении по отношению к каркасу движителя;первое приемное колесо 94, установленное на этом промежуточном валу и приводимое первым элементом трансмиссии для привода вала во вращении;второе ведущее колесо 96, установленное на этом промежуточном валу;второй элемент линейной трансмиссии 98, приводимый в движение этим вторым ведущим колесом;и приемное колесо опоры наклона 100, взаимодействующее со вторым элементом трансмиссии и закрепленное по меньшей мере по углу, на валу переноса для обеспечения поворота промежуточного вала каркаса движителя вокруг этого вала переноса с тем, чтобы обеспечить движение наклона.Ведущие колеса 88 и 96 внутренней трансмиссии наклона имеют меньший диаметр, чем приемные колеса 94 и 100 с тем, чтобы эти средства трансмиссии образовывали редуктор скорости для придания движению наклона скорости вращения, меньшей, чем скорость приемного вала наклона с целью ограничить усилия, которые должны быть приложены двигателем наклона 12 к средствам внешней трансмиссии для привода движения наклона.В этих средствах внутренней трансмиссии, как и в средствах внешних трансмиссий, ведущие и приемные колеса состоят из шестерен и цепных элементов линейной трансмиссии.В другом усройстве комплекс опоры на почву бокового движителя имеют в своем составегусеницу 80, опирающуюся на почву; средства 72, 74, 76, 78 для направления этой гусеницы; 30 35 40 45 50 55 и колеса продвижения вперед 72, вращающегося вокруг поперечной оси для привода этой гусеницы.Более точно этот комплекс имеет колесо продвижения вперед 72 и направляющее колесо 74 на концах опорного интервала, промежуточные опорные ролики, такие как 76, и натяжные ролики, такие как 78, для направления гусеницы 80, которая находится в контакте с грунтом. Эта гусеница имеет пазы с внутренней стороны, причем колеса 72, 74 представляют собой шестерни, зубцы которых зацеплены с пазами гусеницы,Средства внутренней трансмиссии продвижения вперед состоят изведущего колеса, такого как первая шестерня 82, закрепленная на приемном валу продвижения вперед 8 за вал переноса 66;линейного элемента трансмиссии, такого как цепь 84, приводимой шестерней;и приемного колеса, такого как вторая шестерня 86, жестко связанная с указанным колесом продвижения вперед 72 и приводимая этой цепью для сообщения движителю 4 продвижения вперед. Диаметры этих двух колес показаны равными, но могут и отличаться, например для формирования редуктора скорости,Другие преимущественные устройства, используемые в этом же транспортном средстве, относятся к средствам измерения и обработки сигналов, которыми снабжено это транспортное средство, Прежде всего, напомним, что каждый движитель опирается на грунт, воздействуя на него комплексом сил, которые могут быть представлены, по меньшей мере частично, некоторым числом параметров. Будем называть их "параметрами опоры",Одним из этих преимущественных устройств является то, что для определения некоторого числа параметров опоры на грунт движителя 4 формируют характерные сигналы усилий, приложенных к движителю со стороны корпуса транспортного средства 2, и обрабатывают эти сигналы усилий для формирования характерных сигналов опоры движигеля в вертикально-продольной плоскости.Для этогг транспортное средство имеет датчики усилий 150, 152. 154 для формирования сигналов усилий,и средства формирования сигналов опоры 158, принимающие и обрабатывающие, в частности, сигналы усилий для формирования сигналов опоры. Указанные сигналы опоры имеют, например, компоненту усилия опоры по наклону, продольному поло 1828442 1245 50 55 жению точки приложения к грунту и интенсивности.Другое преимущественное устройство состоит в том, что вал переноса 66 установлен в подвешенном подшипнике 49, который является частью конструкции переноса 48 с тем, чтобы направляться при вращении вокруг оси движителя 64, Более конкретно, вал переноса 66 установлен плавающим в подвешенном подшипнике 49, который направляется вертикально по отношению к конструкции переноса 48 посредством конструкции вертикального направления 52. Транспортное средство имеет датчик усилия наклона 152, который является датчиком усилия и установлен между валом переноса с тем, чтобы препятствовать повороту этого вала и выдать сигнал усилия наклона, характеризующий момент наклона, приложенный к движителю 4 со стороны корпуса транспортного средства 2.Датчикусилия продвижения вперед 154 связан с двигателем подачи вперед 10 или со стороны внешней трансмиссии продвижения вперед 22, 40 для выдачи сигнала усилия продвижения вперед, характеризующего момент продвижения вперед, приложенный этими средствами внешней трансмиссии продвижения вперед к приемному валу продвижения вперед 8 с тем, чтобы этот сигнал усилия мог быть использован для определения тангенциальной компоненты движителя в вертикально-продольной плоскости усилия опоры,Датчик вертикального усилия 150 связан с этой структурой вертикального наи равл ения для выдачи сигнала вертикального усилия, приложенное к движителю 4 корпусом транспортного средства 2 в относительном вертикальном направлении, связанном с корпусом транспортного средства с тем, чтобы сигнал вертикального усилия мог быть использован для определения компоненты усилия опоры, нормальной к поверхности опоры движителя.Транспортное средство имеет, кроме того, датчики конфигурации 156 для выдачи сигналов конфигурации, представляющие параметры конфигурации, такие как положение и/или наклон каждого из движителей по отношению к корпусу транспортного средства 2 и/или ориентации этого корпуса транспортного средства по отношению к вертикали, причем средства формирования сигналов опоры 158 принимают и обрабатывают также сигналы конфигурации для формирования сигналов опоры.Один из датчиков конфигурации является датчиком наклона 156, закрепленным на 5 10 15 20 25 30 35 40 корпусе транспортного средства 2, Он измеряет с помощью шестерни 155, коаксиальной с ним и взаимодействующей с шестерней 157, жестко связанной с каркасом 70 движителя 4, поворот этого каркаса вокруг оси движителя 64. Он выдает сигнал наклона движителя, характеризующий наклон движителя по отношению к корпусу транспортного средства,Другой датчик конфигурации является датчиком продольного положения 51 (см,фиг,4), который измеряет продольное положение комплекса движителей по отношению к корпусу транспортного средства 2 и выдает сигнал продольного положения,Из сказанного выше видно, что транспортное средство имеет устройства приведения в действие перемещения движителей 12, 50 для перемещения движителей по отношению к корпусу транспортного средства и средства формирования сигналов опоры, характеризующие параметры опоры.Оно имеет, кроме того, средства управления безопасностью, которые являются частью средств обработки информации 160 и используют сигналы опоры для устройства приведения в действие перемещения с тем, чтобы улучшить безопасность транспортного средства.Эти пусковые устройства перемещения имеют пусковое устройство позиционирования, состоящее из двигателя 50 и четырех пусковых устройств наклона, состоящих из четырех двигателей наклона 12.Средства управления безопасностью 160 используют не только сигналы опоры, но также сигналы скорости, характеризующие скорости движителей 4, причем транспортное средство имеет датчики скорости для выдачи этих сигналов,Средства управления безопасностью 160 управляют не только пусковыми устройствами перемещения 12, 50, но и двигателями движения вперед 10, Более точно эти средства управления оценивают в каждый момент с одной стороны степень настоящей безопасности, т.е, они определяют в реальном времени значения параметров безопасности, характеризующих, в частности, устойчивость и сцепляемость транспортного средства. Это определение следует, в частности, из некоторых параметров опоры. Устойчивость зависит, например, от положения вертикальной проекции центра тяжести в многоугольник опоры, определяемый точками опоры движителей. Сцепляемость зависит для каждого из этих движителей от наклона силы опоры, которую этот органприлагает к грунту по отношению к поверхности опоры.Средства управления 160 оценивают с другой стороны,в частности, влияние, которое перемещения движителей или изменения моментов продвижения вперед будут оказывать на параметры безопасности, Наконец, они выраоатывают команды для оптимизации этих параметров безопасности.Формула изобретения 1. Транспортное средство для работы в зданиях, содержащее корпус транспортного средства, по бортам которого расположены движители гусеничного типа для опирания на грунт, связанные с корпусом поперечными валами привода движения и поворота от связанных с корпусом двигателей соответственно движения и поворота, при этом двигатели закреплены на корпусе, а также средства внешней трансмиссии для привода каждого вала соответственно движения и поворота указанными двигателями, о т п и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет обеспечения в условиях, вредных для здоровья человека, и повышения проходимости при преодолении препятствии при работе в проходах зданий, средства внешней трансмиссии для привода валов движения и поворота от двигателей представляют собой цепные многоступенчатые передачи с подвижно установленными промежуточными валами этих передач, при этом каждый привод трансмиссии включает в себя ведущее колесо на соответствующей поперечной оси, связанной с валом двигателя, связанное с первым линейным цепным элементом, охватывающим ведущее промежуточное колесо промежуточного поперечного вала, установленного с возможностью ограниченного смещения относительно корпуса транспортного средства, приемное промежуточное колесо на этом промежуточному валу, зацепленное с вторым линейным цепным элементом, связанным с приемным колесом, установленным на приемном валу для его привода, а также средства удержания межцентрового расстояния между колесами соответствующих линейных цепных элементов в виде шарнирно связанных с валами колестяг. 2. Транспортное средство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средства связи каждого движителя с корпусом включают в себя устройство вертикального и горизон тального смещения движителя относительно корпуса и устройства позиционирования положения движителя в определенном интервале отклонений.3. Транспортное средство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый движительпредставляет собой рамную опору для удержания гусеничной ленты и направления ее перемещения по контуру опоры, выполненной с возможностью поворота от двигателя 15 поворота, приемные валы привода движения и поворота, концентрично расположенные в центральном приемном валу, зубчатое колесо перемещения для привода гусеничной ленты, средства внутренней цепной 20 трансмиссии для привода зубчатого колесаи поворота опоры.4. Транспортное средство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средства внутренней цепной трансмиссии поворота выполнены с 25 возможностью сообщения скорости поворота, меньшей скорости приемного вала поворота.5, Транспортное средство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено сбороч ной пластиной, закрепляемой на корпусесьемно, для размещения и закрепления на ней двигателей и ведущих валов привода движения и поворота средств внешней трансмиссии.35 б. Транспортное средство по п.2, о тл ич а ю ще еся тем, что оно имеетподва движителя по бортам и снабжено средствами их позиционирования друг относительно друга по бортам с помощью двух устройств 40 горизонтального управления.7, Транспортное средство по п,б, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средство позиционирования каждой пары бортовых движителей включает в себя рамную связывающую бал ку для связи двух движителей борта междусобой, винт продольного смещения балки с вращающейся гайкой привода винта, заблокированной в продольном направлении от смещения по отношению к корпусу, и двига тель вращения гайки привода.